高壓三相異步電機(jī)-6KV高壓電動(dòng)機(jī)

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1、 高壓三相異步電機(jī) 6KV 高壓電動(dòng)機(jī)， 10KV高壓電動(dòng)機(jī) 高壓電機(jī)保護(hù)辦法 介紹反時(shí)限保護(hù) 反時(shí)限保護(hù)就是當(dāng)故障電流越大， 保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間越短； 當(dāng)故障電流越小， 其動(dòng)作時(shí)間越長(zhǎng)。這種保護(hù)在低壓（ 6-10KV）網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用很多，尤其是電動(dòng)機(jī)保護(hù)。 數(shù)字化之前反時(shí)限過流保護(hù) GL-10 系列在電動(dòng)機(jī)保護(hù)市場(chǎng)占有不可動(dòng)搖的統(tǒng)治 地位。其原理是感應(yīng)式，通入的電流大，鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)快，即保護(hù)動(dòng)作時(shí)間短；當(dāng)通 入電流小鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)慢， 則保護(hù)動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)。 當(dāng)通入電流大到一定程度， 使磁分路 磁力增強(qiáng)，使其動(dòng)鐵被吸引從而帶動(dòng)瞬動(dòng)接點(diǎn)閉合， 即此時(shí)

2、保護(hù)可瞬時(shí)動(dòng)作。（但 這個(gè)瞬動(dòng)電流的大小只能是動(dòng)作電流的 8 倍以內(nèi)。）之所以反時(shí)限特性在電動(dòng)機(jī) 保護(hù)中廣泛使用 ，就是在整定動(dòng)作值可以較小，保護(hù)的靈敏度很高，由于動(dòng)作特性是反時(shí)限的， 所以在整定中很容易滿足啟動(dòng)時(shí)間的要求； 當(dāng)出現(xiàn)短路故障時(shí)又能瞬間動(dòng)作切除故障。 隨著社會(huì)的發(fā)展新材料、 新工藝、新技術(shù)的應(yīng)用數(shù)字式的保護(hù)裝置鋪天蓋地的在市場(chǎng)出現(xiàn)，以摧枯拉朽之勢(shì)取代了傳統(tǒng)式的保護(hù)裝置——整個(gè)社會(huì)進(jìn)入了數(shù)字化的時(shí)代。數(shù)字化的繼電保護(hù)裝置在電網(wǎng)的運(yùn)行中發(fā)揮著非凡的作用。 如今的反時(shí)限，只是保護(hù)裝置中的一項(xiàng)功能而以。針對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)來說，如 ASD- 520、ASD-4

3、11 設(shè)置有：過流、反時(shí)限、過壓、堵轉(zhuǎn)、缺相、電流不平衡、接地、低電壓、啟動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)等保護(hù)。 無論是感應(yīng)式反時(shí)限還是數(shù)字式反時(shí)限其保護(hù)特性多為 : t op=0.14TOP/[(Imax/I op) 0.02 -1] 傳統(tǒng)感應(yīng)式反時(shí)限繼電器完成此特性， 在制造中的難度是比較大的。 鋁盤極易變形、傳動(dòng)的渦輪蝸桿、軸承軸尖加工精度要求極高，磁分路等受材料影響很大。 總之影響保護(hù)的質(zhì)量因素很多， 嚴(yán)重影響保護(hù)的精度， 及出廠的一至性。 數(shù)字式反時(shí)限特性則不然， 在一定硬件的支持下完成功能特性程序編程， 就能得到精度高、整定范圍寬 ( 且無階梯 ) 、整定方便、

4、出廠一至性好的智能化的保護(hù)測(cè)控為一體的裝置。 日益穩(wěn)定發(fā)展的國(guó)內(nèi)外各功能的芯片及其他電子元器件、 以及日臻完善的電路板制作工藝、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)是當(dāng)今數(shù)字化繼電保護(hù)測(cè)控裝置支柱。 正常反時(shí)限時(shí)間特性的舉例：（選用 ASD-520） 上式中 t op-------- 反時(shí)限保護(hù)的動(dòng)作出口時(shí)間 T0P--------- 選擇特性的時(shí)間常數(shù) Imax------- 流過保護(hù)裝置的最大電流 I 0P --------- 啟動(dòng)保護(hù)的電流 一電動(dòng)機(jī) Se= 800 KW， Ue= 6 KV，COSΦ= 0.84

5、1 ， Ie= 98 A 系統(tǒng)最小斷路電流： Ikmax= 1833 A 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)倍數(shù) ： 7 （倍） 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間 ： 8.5 （秒） 保護(hù)的整定原則： 1 整定時(shí)間盡可能小的情況下，滿足啟動(dòng)的要求； 2 滿足額定功率下可靠工作； 3 短路故障時(shí)保護(hù)可靠動(dòng)作瞬時(shí)跳閘； 啟動(dòng)電流值 Iq=7*Ie =7*98 =686 A 為保證額定時(shí)可靠工作（保護(hù)啟動(dòng)定值） Idz=1.2*Ie =1.2*98 =117.6 A 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的

6、最大電流倍數(shù) = Iq/ Idz=686/117.6= 5.83 （倍） 求滿足上述條件的特性時(shí)間常數(shù) T0P= t op*[(Imax/Idz) 0.02 -1]/0.14 =8.5[(5.83) 0.02 -1]/0.14 =2.179 秒 為可靠，定值取 T 0P=2.3 秒 反時(shí)限保護(hù)速斷倍數(shù) 取 8 倍，即 Isdz= 117.6*8=940.8 A 校速斷值的靈敏度： K L= Ikmax/ Isdz = 1833/940.8 =1.95 滿足靈敏度要求。

7、 電力系統(tǒng)中的幾種單相接地保護(hù)的整定計(jì)算 （本文 基于高春如 大型發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù)整定計(jì)算與運(yùn)行技術(shù)、 設(shè)計(jì)手冊(cè)及現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)） 0  電力工程電氣 一．概述 電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式直接關(guān)系到電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、 人身安全、設(shè)備安全、設(shè)備的絕緣水平、 繼電保護(hù)方案等一系列的問題， 所以電力部門對(duì)此十分重視。大電流接地系統(tǒng)， 小電流接地系統(tǒng)是我們常掛在嘴邊的技術(shù)概念。 所謂的大電流接地系統(tǒng)就是中性點(diǎn)直接接地 （有效接地） 的電力系統(tǒng)； 所謂的小電流接地系統(tǒng)就是中性點(diǎn)不接地， 或經(jīng)消弧線圈

8、、 電阻接地的電力系統(tǒng)。 在我國(guó)電壓等級(jí)在 110KV及以上的電網(wǎng)為大電流接地系統(tǒng)， 110KV以下的為小電流接地系 統(tǒng)。 對(duì)不同的接地方式，單相接地零序保護(hù)的整定方法是不同的，以下想介紹一下有關(guān)接地方式的單相接地零序保護(hù)的整定方法，與同仁討論。 電力系統(tǒng)中的對(duì)稱分量法告訴我們?nèi)魏尾粚?duì)稱短路都可用對(duì)稱分量法進(jìn)行分析，即用對(duì)稱的正序、負(fù)序、零序表達(dá)三相電流（電壓）。 A=1 +2 + 0 2 B=a1+a2+0 2 C=a1 +a2+0 2 1=1/3 （ A+aB+aC ） 2 2=1/3 （

9、 A+aB+ac ） 0=1/3 （A +B +C） a=ej120 ,a 2= ej240 系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備都有著自己的正序、 負(fù)序、和零序電抗， 在系統(tǒng)計(jì)算中要按電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)進(jìn)行。（或有關(guān)附表查閱） 二．小電流接地系統(tǒng)接地保護(hù)的整定 1．由于該系統(tǒng)（ 6KV）中性點(diǎn)不接地 ，所以僅在出線裝設(shè)投于信號(hào)的單相接地保護(hù)，和母線 TV 開口三角接地過電壓保護(hù)。 以高壓電動(dòng)機(jī)出線為例： 原始數(shù)據(jù)： P=2000KW U=6.3KV =7 倍 電纜長(zhǎng)度： 1000m

10、  I=250.2A 啟動(dòng)倍數(shù) 2 （ZRC-YJC3*150mm） 單相接地保護(hù)動(dòng)作電流計(jì)算 ：一次動(dòng)作電流按躲過區(qū)外 （自身）單相接地時(shí)提供接地點(diǎn)的接地電流計(jì)算。 3I 0. OP =Krel IK (1) 式中： 3I 0. OP ——單相接地保護(hù)動(dòng)作電流； Krel ——可靠系數(shù) 取 2.5 I K (1) —— 電動(dòng)機(jī)回路的 3 電容電流。（兩種方法，一是查有關(guān)附表，二是通過公式計(jì)算。）此例查表得 I K (1) =3I C=1 A

11、 3I 0. OP =2.5 1=2.5A 求靈敏度 ：也就是說當(dāng)電動(dòng)機(jī)配線單相接地時(shí)，要有使保護(hù)定值（ 2.5A ）足以動(dòng)作的電流流過該保護(hù)裝置。 KSEN (1) =(I K∑ (1) - I K (1) )/ 3I 0. OP ＞ 1.5 ～ 2 式中： K (1) —— 電動(dòng)機(jī)配線單相接地時(shí)保護(hù)的靈敏度。 SEN I K∑（ 1） —— 該 6.3KV 系統(tǒng)各配出線接地電容電流的總和。 系統(tǒng)各配出線接地電容電流的總和簡(jiǎn)易算法： ① 按各配線的有關(guān)電氣規(guī)格（包括線路、電機(jī)、

12、母線等）參數(shù)較詳細(xì)計(jì) 算各自的對(duì)地接地電容電流，然后進(jìn)行總和。 ② 將該系統(tǒng)所有電纜長(zhǎng)度總和，然后或查表或計(jì)算，得總的接地電流。 （誤差大） 6KV 電纜線路電容電流： I （ 1） =（95+ 2.84S）*U /（ 2200+6S） A/km K N 10KV電纜線路電容電流： （ 1） =（ 95+ 1.44S ） *UN/ （2200+0.23S）A/km I K 6KV架空線路電容電流： I K（1）=0.015 A/km 10KV架空線路電容電流： I K（ 1） =

13、0.025 A/km ③系統(tǒng)接地電流實(shí)測(cè)。 若有實(shí)測(cè)值，應(yīng)按實(shí)測(cè)的結(jié)果。 該例中總的電纜長(zhǎng)度 6000m （ 1） =7A ＜10A ∴各配線零序電 得 I K 流保護(hù)投于信號(hào)。 動(dòng)作時(shí)間 t 0.op =0 S 靈敏度 K SEN (1) =(I K∑ (1) - I K (1) )/ 3I 0. OP =（7—1）/2.5 =2.4 滿足要 求 大家注意： ▲ 此定值計(jì)算是一次值。 因零序電流互感器的變比不是線性的，規(guī)范不盡相同且與材料、

14、幾何形狀、生產(chǎn)工藝、二次回路阻抗關(guān)系甚密，繼電器 （保護(hù)裝置） 的二次值應(yīng)通入一次電流定值的試驗(yàn)得出， 并應(yīng)可靠動(dòng)作， 二次值為豪安級(jí)，由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試而得。 ▲不接地系統(tǒng)中的零序電流定值及保護(hù)的可靠性受系統(tǒng)建設(shè)中各配線的接地電流值是否懸殊有關(guān)、與運(yùn)行方式有關(guān)。（如合分母聯(lián)開關(guān)） ▲看來不接地系統(tǒng)中的零序電流定值計(jì)算與電動(dòng)機(jī)的容量及額定電流等無關(guān)。 2．廠用高壓起備變低壓側(cè)中性點(diǎn)接地 廠用 6KV系統(tǒng) 參見系統(tǒng)圖 低壓側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)小電阻 20Ω（一般 18- 36Ω）接地方式， 單相金屬性接地電流約 為 I K

15、 (1) =U / （√ 3*R ）=6300/ （1.732*20 ）=182A N N ∴一般變壓器 6KV側(cè)中性點(diǎn)經(jīng) R=20Ω 電阻接地電流是固定的，與變壓器容量無關(guān)。6KV廠用電系統(tǒng)單相接地時(shí)，各級(jí)單相接地保護(hù)有很好的選擇性和很高的靈 敏度。這種零序電流保護(hù)裝置均取自變壓器中性點(diǎn)零序電流互感器 TA0 的二次電 流 3I 0 ， 此保護(hù)構(gòu)成二段式零序電流保護(hù)，其Ⅰ段動(dòng)作電流跳本分支開關(guān)，Ⅱ段跳變壓器各側(cè)開關(guān)。 ① Ⅰ段零序動(dòng)作電流整定計(jì)算：按躲過 6KV廠用配線最大零序過流值正定。 3I 0.

16、 OPⅠ = Krel 3I 0 . OP.max /nTA 0 式中： 3I 0. OPⅠ —— 零序Ⅰ段動(dòng)作電流整定值。 Krel ——— 可靠系數(shù) 取 1.15~1.2 3I 0. OP.max——— 6KV 系統(tǒng)中零序電流保護(hù)的最大值。 nTA0 —— 零序 CT變比。 零序Ⅰ段動(dòng)作電流整定值的靈敏度： K0. SEN (1) =3I 0）K0。min / (3I 0. OPⅠ nTA0) ≥2 3I (0)K0 。min—— 6KV廠用出線最小單相接地電流。 時(shí)間整定：按 6KV廠用配線最大零序過流保

17、護(hù)最長(zhǎng)時(shí)間配合。 to.op Ⅰ = to.op.max + ⊿t 零序Ⅰ段動(dòng)作跳分支斷路器。 ② Ⅱ段零序保護(hù)動(dòng)作電流整定計(jì)算：與Ⅰ段零序動(dòng)作電流整定計(jì)算值相同。 時(shí)間整定： Ⅱ段零序保護(hù)動(dòng)作時(shí)間應(yīng)比Ⅰ段動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)一個(gè)⊿ t 。 零序Ⅱ段保護(hù)動(dòng)作于跳變壓器各側(cè)斷路器。 ③ 例題： 某高壓廠用變 6.3KV 中性點(diǎn)經(jīng)小電阻 20Ω 接地，其最小接地點(diǎn)流為 182A ( 計(jì)算見前 ) ，已知最大出線零序定值 3I 0 . OP.max =40A （計(jì)算見后述），零序電流互感器變比 200/5 ，

18、計(jì)算中性點(diǎn)零序保護(hù)電流定值： Ⅰ段 3I 0. OPⅠ = Krel 3I 0. OP.max /nTA 0 = 1.2 40A/40 = 1.2 （A） 取 1.5 A 求靈敏度： K0. SEN (1) =3I (0) K0。min / (3I 0. OPⅠ nTA0) =182/ （1.5 40） =3 ≥2 滿足要求 動(dòng)作時(shí)間： 6.3KV 系統(tǒng)中配線最長(zhǎng)延時(shí) 0.4S ∴to.op Ⅰ =0.4+ 0.3=0.7 S 保護(hù)動(dòng)作于分支斷路器。 Ⅱ段 零序電

19、流定值同 Ⅰ段 。 動(dòng)作時(shí)間 to.op Ⅱ =0.7+0.4 =1.1 （ S） 保護(hù)動(dòng)作跳變壓器各側(cè)斷路器。（全停） 3．廠用高壓起備變低壓側(cè)中性點(diǎn)不接地 6.3KV 廠用系統(tǒng)僅在出線裝設(shè)動(dòng)作于信號(hào)的單相接地保護(hù)， 6.3 KV母線 TV 開口三角接地過電壓保護(hù)。 接地過電壓定值 3U0。 OP=（ 0.05~0.1 ）UN 取 10 V 動(dòng)作時(shí)間可以可能跳閘的保護(hù)最長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)間配合。 取 2S 。 4．廠用高壓起備變低壓側(cè)中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中的配線零序保護(hù)的整定 以

20、給水泵電動(dòng)機(jī)為例 已知： PM。 N=5500KW I M。N=590A UN=6KV TA 變比 1500/5 啟動(dòng) 7 倍 高壓電纜 ZRC-YJV-6/6 3*240mm2 長(zhǎng)度 0.05km 按躲區(qū)外單相接地時(shí)電流考慮： 3I 0. OP =Krel I (1) =31=3A 查表 0.05 km 的接地電流 K ＜ 1 A 按躲電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的最大不平衡電流考慮： 3I . =（0.05~0.1 ）I =（0.05~0.1

21、）590=29.5~59 A 取 40A 0 OP M。N 求靈敏度： 6KV中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中的單相接地電流為 182A （計(jì)算見前） 1） / 3I 0. OP =182/40=4.55 ≥2 滿足要求。 K0. SEN=I K 動(dòng)作時(shí)間：取動(dòng)作時(shí)間 to.op= 0 S 該單相接地保護(hù)投于跳閘 5．發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)接地變壓器高阻接地 （內(nèi)容待續(xù)） 三．變壓器高壓側(cè)中性點(diǎn)接地的零序過

22、電流保護(hù) 1．零序電流采樣點(diǎn) 大電流接地系統(tǒng)中 YNd-11、YNd-1、 YNyn-12 接線的降壓變壓器單相接地動(dòng)作量取自： ①變壓器中性點(diǎn)的 TA0零序電流互感器； ②TAA 、TAB 、TAC 電流互感器零序慮過器的 3I 0 。 取中性點(diǎn) TA0的不能顯示方向，取自 TAA、 TAB、 TAC 慮過器的有方向，且有很高的靈敏度。 區(qū)內(nèi)接地——單相接地電流 3I 0 指向母線。 區(qū)外接地——單相接地電流 3I 0 指向變壓器。 接采樣三相 TA 慮過器可組成帶方向或不帶方向的二段零序過流保護(hù)

23、。 2．不帶方向的零序過流保護(hù)整定 ①變壓器零序Ⅰ段保護(hù) a. 動(dòng)作值計(jì)算 按躲過高壓母線（區(qū)外）單相接地電流計(jì)算，即 3I 0. OPI= Krel * K 0 。bar*3I （ 1） K0/ nTA 式中： Krel ——可靠系數(shù)，取 1.2~1.3 K0。 bar ——起備變零序電流分支系數(shù)。 （ 1） 3I K0 ——高壓母線單相接地最大 3 倍零序電流值。 K0。 bar= X 0∑ /X 0。 T X0∑— ——起備變母線單

24、相接地，系統(tǒng)綜合零序電抗標(biāo)幺值。 X0。 T——起備變零序電抗標(biāo)幺值。 按躲過變壓器低壓母線三相短路的最大不平衡電流計(jì)算。 3I 0. OPI= Krel*Ker*Kap*Kcc*IK  (3) Krel ——可靠系數(shù)，取 1.5 Ker ——三相電流互感器最大誤差。取 0.1 Kap——非周期分量系數(shù)。 Kcc——電流互感器同型系數(shù)。取 0.5 IK (3) ——變壓器低壓母線最大三相短路電流。 以上兩計(jì)算值取大值。 b.

25、靈敏度計(jì)算 /3I 0.OP.I ≥2 式中： (1) 3I K0 ——變壓器出口單相短路由系統(tǒng)供的零序電流。 3I 0.OP.I ——變壓器零序Ⅰ段定值。 c. 動(dòng)作時(shí)間  Ksen (1) = 3I (1) K0 動(dòng)作時(shí)間與線路零序動(dòng)作時(shí)間配合計(jì)算。 取 0.3~0.4 S 。 ②變壓器零序Ⅱ段保護(hù) 變壓器零序

26、Ⅱ段保護(hù)定值與高壓線路帶時(shí)限零序過流值配合計(jì)算。 3I 0. OPⅡ= Krel* K 0 。Bar*3I 0. OPL.max/ nTA 式中： 3I 0. OPL.max——與之配合的高壓線路零序保護(hù)最大的動(dòng)作電流。 靈敏度計(jì)算： (1) (1) Ksen =3I K0 min/ 3I 0. OPⅡ ≥1.5~2 (1) 式中： 3I K0 min——當(dāng)主系統(tǒng)失去接地中性點(diǎn)，且廠高變中性點(diǎn)仍在運(yùn)行時(shí)的最小單相接地電流。 零序Ⅱ段保護(hù)動(dòng)作時(shí)間： 與高壓線路帶延時(shí)零序過

27、電流保護(hù)配合段最大動(dòng)作時(shí)間配合。（長(zhǎng)一個(gè)⊿ t ） 變壓器不帶方向的零序Ⅰ、Ⅱ段過流保護(hù)，一般都能滿足變壓器高壓側(cè)單相接地時(shí)的選擇性、靈敏度和快速性的要求，當(dāng)不滿足時(shí)可加裝帶方向的零序保護(hù)。（高春如 P331） 3．帶方向的零序Ⅰ、Ⅱ段過流保護(hù) 由于變壓器區(qū)內(nèi)單相接地短路電流 3I K0(1) 指向母線，變壓器區(qū)外單相接地短路電 (1) 流 3I K0 指向變壓器，當(dāng)用“躲高壓母線單向接地電流”的計(jì)算值比“按躲過變 壓器低壓母線三相短路的最大不平衡電流”的計(jì)算值大的多且靈敏度不夠時(shí)， 可 (1) 采用帶方向的零序電流保護(hù)。（保

28、護(hù)動(dòng)作方向指變壓器，而 3I K0 流向母線。） ① 變壓器零序Ⅰ段保護(hù) 按躲過變壓器低壓母線三相短路的最大不平衡電流計(jì)算。 3I 0. OPI= Krel*Ker*Kap*Kcc*IK (3) （同上） 靈敏度按 Ksen (1) = 3I (1) /3I 0.OP.I ≥2 K0 動(dòng)作時(shí)間 取 0 S ② 變壓器零序Ⅱ段保護(hù) （定值、靈敏度、時(shí)間，同帶方向的Ⅱ段計(jì)算） 4．變壓器零序保護(hù)動(dòng)作跳變壓器各側(cè)斷路器

29、 四．變壓器高壓側(cè)中性點(diǎn)間隙接地的零序過電流保護(hù) 對(duì)于系統(tǒng)中的某臺(tái)變壓器來說， 當(dāng)失去系統(tǒng)中所有變壓器中性點(diǎn)的接地， 發(fā)生單相接地短路時(shí)， 由變壓器的中性點(diǎn)間隙接地零序保護(hù)切除故障點(diǎn)。 該保護(hù)分別整定間隙零序過流和間隙零序過壓。 1．中性點(diǎn)間隙接地零序電流保護(hù)的動(dòng)作電流值 動(dòng)作量取自間隙接地回路的零序電流互感器 TA0 的二次電流  3I0 ，此一次值按經(jīng) 驗(yàn)取 100A，TA0 規(guī)格選 100/5 ，∴二次定值為 5A 。 2．中性點(diǎn)間隙接地

30、零序電壓保護(hù)的動(dòng)作電壓值 動(dòng)作電壓定值 3U0。 OP. set 應(yīng)滿足： 3U max ＜3U0 set ＜ 3U min ？？ K0。 （1） 。 OP. K0. 取 3U0。 OP. set= 180 V 分析見（高春如大型發(fā)。。 P182 ） 式中： 3UK0。 max（1）——中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，保護(hù)安裝處開口三角出現(xiàn)的 3 倍最大零序電壓。（ V） 3UK0.min （ 1） ——當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)直接接地的中性點(diǎn)，而又發(fā)生單相接地時(shí)，反應(yīng)該變壓器的開口三角出現(xiàn)的最小零序電壓。

31、 3．中性點(diǎn)間隙接地零序電壓保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間 動(dòng)作時(shí)間按躲過暫態(tài)過電壓時(shí)間，一般取 t0.op=0.4S 電流互感器性能對(duì)繼電保護(hù)的影響 一 前言 繼電保護(hù)的動(dòng)作正確與否， 不單單取決于質(zhì)量可靠、 性能優(yōu)良的繼保裝置， 還有很多因素影響著保護(hù)的正確動(dòng)作。 如，精確合理的整定計(jì)算、 完善正確的二次回路、嚴(yán)格的維護(hù)效驗(yàn)制度與及正確合理的選用電流互感器， 都直接影響著繼電保護(hù)正確動(dòng)作。是繼電保護(hù)正確動(dòng)作率的不可缺少的保證。 尤其對(duì)正確選用電流互感器不夠重視。往往在工程中只注意到額定電壓電流， 而

32、對(duì)在電網(wǎng)中所處的環(huán)境， 暫態(tài)過程等全然不顧， 致使保護(hù)誤動(dòng)， 造成經(jīng)濟(jì)損失。 運(yùn)行中這樣的例子屢見不鮮。在事故分析中萬不可忽視電流互感器特性對(duì)繼電保護(hù)的影響。 這里就正確選擇合理使用電流互感器作以說明。 二 電流互感器 1. 工作原理 眾所周知，電流互感器是電力系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一，它與繼電保護(hù)有密 不可分的關(guān)系。 電流互感器的工作原理與普通變壓器相似， 是按電磁感應(yīng)原理工 作的?！咀ⅰ?1 它的一次繞組串聯(lián)在電氣系統(tǒng)的主電路中， 其二次繞組接保護(hù)用繼電器、 測(cè)量?jī)x表等二次負(fù)荷。當(dāng)一次流過電流 I 1 時(shí)，在

33、鐵芯中產(chǎn)生交變磁通使二次繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，在二次回路中產(chǎn)生電流。 電流互感器的一二次額定電流之比稱為變比，用 Ki 表示。 Ki=IN 1 /IN 2 由于二次繞組存在著阻抗、 勵(lì)磁阻抗和鐵芯損耗， 故隨著電流及二次負(fù)載和功率因數(shù)的變化會(huì)產(chǎn)生變比誤差和相角誤差。 2. 準(zhǔn)確級(jí) 復(fù)合誤差包括比值和相角誤差。 電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)，如 0.5 級(jí)，它表明在額定電流條件下的電流變比誤差為 0.5%。注意， 此值不保證在短路條件下的誤差， 而是指在一定的二次負(fù)荷下的允許誤差。（通常僅作為測(cè)量回路計(jì)算導(dǎo)線截面的依據(jù)， 不能用于繼電保護(hù)回路負(fù)載計(jì)算

34、的依據(jù)） 保護(hù)用的電流互感器，其準(zhǔn)確級(jí)應(yīng)采用 5P級(jí)、 10P級(jí)?！咀ⅰ?2 也就是說在額定準(zhǔn)確限值一次電流下的復(fù)合誤差不超過 5%、或 10%。 額定準(zhǔn)確限值一次電流 --- 即，互感器能滿足復(fù)合誤差要求的最大一次電流。 3. 關(guān)于 10%倍數(shù)曲線 當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障而引起繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)， 流過電流互感器的電流， 將可能比其額定電流值大的多。 當(dāng)電流互感器流過較小電流時(shí)， 由于電流互感器的鐵心未飽和，其一次值 I 1 和二次值 I 2 呈線性比例關(guān)系。但一次電流增大到一定值時(shí)，勢(shì)必使鐵芯飽和。 飽和后電流互感器的勵(lì)磁電流迅速增加， 這就影響了電流互感

35、器的傳變能力，使其誤差增大?！咀ⅰ?3 若嚴(yán)重飽和互感器二次甚至沒有輸出，此時(shí)將嚴(yán)重影響繼電保護(hù)的正確動(dòng)作，使系統(tǒng)設(shè)備蒙受很大的經(jīng)濟(jì)損失。 故障時(shí)電流互感器二次沒有輸出， 會(huì)造成線路保護(hù)拒動(dòng)、 差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng) （ 6 支 CT 飽和程度不一樣）等現(xiàn)象。 電流互感器流過很大的短路電流時(shí)的準(zhǔn)確性可用選擇電流互感器的 10%倍數(shù)曲線進(jìn)行計(jì)算。所謂 10%倍數(shù)曲線是指在比值誤差 f%=10%時(shí)一次電流倍數(shù) m與二次負(fù)荷 I 2 的關(guān)系曲線。理論分析和實(shí)踐證明，按 10%倍數(shù)曲線計(jì)算電流互感器的 允許二次負(fù)載能滿足繼電保護(hù)的靈敏度和選擇性的要求。 換言之電流互感器在一

36、定額定電流倍數(shù)下還要滿足 10%的誤差級(jí)精度的要求， 其二次負(fù)載值是有一定要求的。即，超越電流互感器額定電流倍數(shù)越大，該互感器二次帶載能力越差。 不同型號(hào)規(guī)格的電流互感器 10%倍數(shù)曲線可在其出廠技術(shù)資料中或在電力工程設(shè)備手冊(cè)中查找。曲線中的一次電流計(jì)算倍數(shù) m可按下列公式 m=KK*I  min  /Ie 式中 K K -- 可靠系 數(shù) 短路流過電流互感器的最大電流。  I min –外部 Ie —電流互感器一次額定電流。 可靠系數(shù)：發(fā)電機(jī)差動(dòng) 1.3 ，雙圈變差動(dòng)

37、 1.5 ，35~110線路 1.1 。 參考文獻(xiàn)： 注 1— 盧文鵬，發(fā)電廠變電所電氣設(shè)備 2005.8 版 注 2— GB1208-1997 電流互感器 注 3— 電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè) 2001 年版 小電流接地系統(tǒng)中的零序電流保護(hù)整定 中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)的單相接地保護(hù)與中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中單相接地保 護(hù)，在構(gòu)成方式、 作用原理及功能是完全不同的。 中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，僅相電壓發(fā)生畸變，中性點(diǎn)位移，產(chǎn)生較高的零序電壓，而線電壓不 變，用戶可以繼續(xù)工作——允許短期帶故障點(diǎn)運(yùn)行。 因此

38、為電網(wǎng)及人身安全， 接地電流大于 10A（一次值）時(shí)接地保護(hù)必須接跳閘，一般情況僅投信號(hào)。中性點(diǎn) 非直接接地系統(tǒng)的單相接地電流為電網(wǎng)的自然電容電流； 當(dāng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈補(bǔ)償后的接地電流只是殘余電流。 綜上述，零序電流互感器的二次輸出要視系統(tǒng)的接地電容電流大小而定， 當(dāng)系統(tǒng)較小， 接地后產(chǎn)生的電容電流也較小 （尚不能達(dá)到保護(hù)裝置的最小動(dòng)作值） ，保護(hù)可能沒有靈敏度。 保護(hù)既要有選擇性又要有靈敏性，這種情況下給零序保護(hù)的使用帶來了困難， 必須通過靈敏度的效驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。影響零序電流保護(hù)動(dòng)作的方面較多。如：運(yùn)行方式的改變、電站接線（設(shè) 備）參數(shù)的變更、接地點(diǎn)的過渡電阻、

39、個(gè)別支路電容電流占系統(tǒng)的比重較大等等。 在計(jì)算系統(tǒng)接地電容電流時(shí)，要將所有電氣連接元件（線路）均考慮進(jìn)去。 這里說說零序電流保護(hù)整定中的幾個(gè)要點(diǎn)。 1. 被保護(hù)線路（設(shè)備）零序電流整定值 在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，零序保護(hù)采用零序電流互感器，其二次接入微機(jī)保護(hù)。 零序電流整定值為： 3I (1) 0DZ=KK*I K 式中K K ---- 可靠系數(shù)。 一般（瞬時(shí)跳閘取 4-5 ，延時(shí)動(dòng)作于信號(hào) 取 1.5-2 ） (1) ---- 該系統(tǒng)單相接地時(shí)，欲整定線路（設(shè)備）供給接地點(diǎn)

40、 I K 的接地電流（ A） 2. 保護(hù)動(dòng)作的靈敏度 零序保護(hù)靈敏度的校核是絕對(duì)不能少的，沒有足夠的靈敏度保護(hù)不能正確動(dòng)作。 K (1) (1) (1) /3I 0DZ ≥1.25 L =[I K.∑ -I K ] [ 注] 1 ?電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)? 1991.8 版 式中： I K.∑ (1) ---- 欲整定線路（設(shè)備）區(qū)內(nèi)單相接地總的接地電流（ A）。 時(shí)限整定： ① 接地電流大于 10A 投跳閘 0.5 ～1”秒，②接地電流小 10A 投信

41、 號(hào) 0”秒。（ 10kV 系統(tǒng)） 3. 關(guān)于電容電流的算 法 3.1 教科書一般公式 （線路） 小電流接地系統(tǒng)單相接地電流也就是該系統(tǒng)接地時(shí)的電容電流。 電纜線路  I C =UL/10  ?發(fā)電廠變電所電氣設(shè)備  ? 盧文鵬、吳佩雄 架空線路  I C =UL/350 =（2.7~3.3 ）Ue L10-3 電纜線路 ΙС =0.1 Ue L 式中： L--- 線路長(zhǎng)度（公里） I C ----

42、- 線路的電容電流 2.7--- 系數(shù)，適用于無架空地線的線路， 3.3--- 系數(shù)，適用于有架空地線的線路。 同桿雙回線路的電容電流為單回路的 1.3~1.6 倍。 3.2 有關(guān)整定計(jì)算文獻(xiàn)的電容電流的計(jì)算 6kV 電纜線路： Ik (1) = (95+2.84S) U N /(2200+6S) ----(A/km) 10kV 電纜線路： Ik (1) = (95+1.44S) UN /(2200+0.23S) ----(A/km) 式中：

43、 S---- 電纜截面積 2 （mm） UN--- 該系統(tǒng)額定電壓 （kV） 6kV 電纜線路：近似為 Ik (1) =0.015 (A/km) 10kV 電纜線路： Ik (1) =0.025 (A/km) 6~10kV 電纜線路的單相接地電容電流 Ik (1) 近似值計(jì)算也可在相關(guān)資料中查表 得到。 如： ?大型發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù)整定計(jì)算與運(yùn)行技術(shù)? 高春如 . 編著 附錄表 C-2 選 6~10kV電纜線路

44、的單相接地電容電流 Ik (1) 近似值表（ A/km） 電纜截面 316 325 335 350 370 395 312031503185 2 mm UN6 0.37 0.46 0.52 0.59 0.71 0.82 0.89 1.10 1.20 (kV) 10 0.52 0.62 0.69 0.77 0.90 1.00 1.10 1.30 1.40 ** 采用那種計(jì)算方法視用戶需要而定。 應(yīng)注意：一般保護(hù)定值單中只給出一次

45、零序電流定值 4. 關(guān)于保護(hù)的二次定值的確定 在工程的繼電保護(hù)整定中， 零序電流保護(hù)定值往往給出的是一次電流定值。 現(xiàn)場(chǎng)的零序 CT種類很多，生產(chǎn)廠家紛雜，性能不一，且往往沒有變比，給整定工作 帶來困難。所以零序電流保護(hù)二次值應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)作試驗(yàn)而得。 4.1 零序電流互感器出廠標(biāo)有變比 有的廠家零序電流互感器是有變比的。如：阿城通用電站自動(dòng)化設(shè)備公司 LJWZ 型。二次值整定比較方便，但也應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證。 4.2 零序電流互感器出廠沒有變比 有了一次值以后，二次值應(yīng)通過試驗(yàn)確定。任何保護(hù)裝置都有它的最小動(dòng)作值，在使用中最好不用在最小值

46、上（為了保證保護(hù)裝置的可靠性）。 4.2.1 將保護(hù)裝置中的零序電流定值置到其最小刻度值的 1.2 倍的位置上， 再將零序電流一次值穿過零序 CT，觀察保護(hù)動(dòng)作情況： 如果保護(hù)動(dòng)作，可將二次值再提高一些，再通入一次定值電流，如此往復(fù)，直到保護(hù)不 動(dòng)，再略降低保護(hù)的動(dòng)作值， 找到保護(hù)動(dòng)作的臨界點(diǎn)并記錄此數(shù)據(jù)。 用該數(shù)據(jù)除 以 1.25~1.5 （靈敏度），即得保護(hù)二次值。在靈敏度有較大余度時(shí)，應(yīng)考慮采用對(duì)應(yīng)較大靈敏度的二次值。 4.2.2 當(dāng)通入的一次定值在 1.2 倍最小刻度值裝置不動(dòng)時(shí)， 說明①可能該系統(tǒng)電容電流太小，達(dá)不到靈敏度的要求。②零序 CT的傳變能力 不行，更換零序 CT型號(hào)。 4.2.3  試驗(yàn)中注意所用設(shè)備及人身安全 5. 接地電容電流較大的站所，在確定該系統(tǒng)接地電容電流時(shí)最準(zhǔn)確的應(yīng)實(shí)地做人工接地試驗(yàn)，測(cè)出數(shù)據(jù)。